[發(fā)明專利]一種提高農(nóng)業(yè)面源生態(tài)塘處理系統(tǒng)脫氮效率的造流裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210194866.1
• 申請(qǐng)日: 2012-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN102701453A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何圣兵;陳雪初;王虹;謝希;劉佃娜;安陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F3/30
• 分類號(hào): C02F3/30
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)面源生態(tài)塘處理系統(tǒng)，尤其涉及一種在生態(tài)塘系統(tǒng)中設(shè)置的造流裝置，能夠有效利用生態(tài)塘底部泥-水界面處的反硝化菌和有機(jī)碳源，提高系統(tǒng)反硝化脫氮效果，屬于農(nóng)業(yè)面源污染處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，在農(nóng)業(yè)人口密集，種植業(yè)發(fā)達(dá)的湖泊流域，由于施用氮肥產(chǎn)生、并通過地表徑流輸送進(jìn)入湖泊的總氮，往往占入湖氮污染的主要部分，已成為引發(fā)我國重要湖泊如太湖、巢湖、滇池、洱海等水體富營養(yǎng)化的重要原因。最近20年來國內(nèi)外工程治理經(jīng)驗(yàn)顯示，針對(duì)氮污染的產(chǎn)生和輸移過程，以“源頭控制-污染源治理-地表徑流溪(河)流原位凈化-生態(tài)塘凈化-湖濱帶修復(fù)”等技術(shù)環(huán)節(jié)為核心的綜合治理技術(shù)鏈，是較為適合我國國情的農(nóng)業(yè)面源氮污染控制方法。而其中生態(tài)塘是農(nóng)業(yè)面源輸移過程中凈化污染物的重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，也是地表徑流進(jìn)入湖泊生態(tài)系統(tǒng)之前的最后一道凈化屏障，如何有效發(fā)揮或進(jìn)一步提升其脫氮效能，是決定農(nóng)業(yè)面源氮污染控制工程成敗的關(guān)鍵之一。

農(nóng)業(yè)面源污染水在生態(tài)塘系統(tǒng)中的停留時(shí)間一般為2～5d，其總氮去除率約為10％～35％。生態(tài)塘系統(tǒng)的氮去除機(jī)制主要包括含氮顆粒物的沉淀、底泥-水界面的生物反硝化、以及水生植物吸收三方面。現(xiàn)有工程研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)塘系統(tǒng)凈化以硝酸鹽為主的農(nóng)業(yè)面源污染水時(shí)，在其底泥-水界面發(fā)生的生物反硝化過程是系統(tǒng)主要脫氮途徑，占總氮去除率的50％～90％。然而，在工程實(shí)踐中，卻發(fā)現(xiàn)生態(tài)塘的脫氮效能不穩(wěn)定，波動(dòng)較大，在有風(fēng)浪擾動(dòng)情況下，生態(tài)塘?xí)憩F(xiàn)出更好的脫氮效果，這種差異在夏季表現(xiàn)得尤為突出。造成這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)轱L(fēng)浪擾動(dòng)能夠消除水體豎向的分層現(xiàn)象，加大了水體垂向流動(dòng)，增加了水體與底泥界面處的接觸機(jī)率，使得水相中的硝酸鹽能夠遷移到泥水界面處，在界面處反硝化菌的作用下完成反硝化脫氮過程。由此可見，通過研究開發(fā)一種能夠持續(xù)造成水體垂向流動(dòng)的造流裝置，適度增加水體與底泥界面的接觸，能夠有效地提高生態(tài)塘系統(tǒng)的脫氮效果，從而降低處理后出水氮含量，提升出水水質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有生態(tài)塘系統(tǒng)脫氮效能的不足，提供一種水體造流裝置，造成水體的垂向流動(dòng)，使得水體與底泥界面充分接觸，提高生態(tài)塘系統(tǒng)的反硝化效能。

為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明在生態(tài)塘系統(tǒng)中安裝一造流裝置。在造流裝置中，底部的氣彈自下而上推動(dòng)下層水體在筒內(nèi)上升，并到達(dá)表面水體后分散開來，拉動(dòng)下部水體繼續(xù)在筒內(nèi)上向流動(dòng)，從而形成持續(xù)性的自下而上的循環(huán)流動(dòng)，加大水體與底泥界面的接觸機(jī)率。

本發(fā)明的造流裝置具體結(jié)構(gòu)為：

一種提高農(nóng)業(yè)面源生態(tài)塘處理系統(tǒng)脫氮效率的造流裝置，該造流裝置為筒狀結(jié)構(gòu)，底部設(shè)有氣室，氣室的出口處設(shè)有隔板，氣室的進(jìn)氣口經(jīng)空氣輸送管連接空氣壓縮機(jī)，造流裝置的頂部連接浮筒，底部連接沉子，垂直豎立于水中并保持位置固定。

所述的造流裝置的直徑為30cm，高度為60cm。

所述的氣室的寬度為0.1m，高度為0.15m。

所述的浮筒高30～40cm，直徑為10～15cm，浮筒內(nèi)填充塑料泡沫。

所述的沉子為6個(gè)單重為3kg的水泥砌塊。

所述的造流裝置頂部距水面0.2m。

造流裝置設(shè)置的個(gè)數(shù)和規(guī)格可以根據(jù)生態(tài)塘的水面面積和平均水深確定。造流裝置采用有機(jī)塑料材質(zhì)，通過空氣壓縮機(jī)供氣形成間歇性“氣彈”，從而帶動(dòng)水體混合流動(dòng)，同時(shí)有效破壞水體分層，加速水體之間的傳質(zhì)交換。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明根據(jù)農(nóng)業(yè)面源低碳高氮的水質(zhì)特征，結(jié)合生態(tài)塘系統(tǒng)中泥水界面處的特性和生物反硝化原理，提供一種造流裝置。該裝置通過造成水體的垂向流動(dòng)，加大水體與底泥界面處的接觸機(jī)率，利用界面處的反硝化菌、有機(jī)碳源和厭氧-好氧微環(huán)境，提高生態(tài)塘系統(tǒng)的反硝化能力，提升出水水質(zhì)；另一方面在裝置運(yùn)行過程中，造流裝置能夠?yàn)樯鷳B(tài)塘系統(tǒng)中的微生物提供氧氣，加速污染物的降解速率，綜合提升處理水水質(zhì)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為氣流在造流裝置中的流態(tài)示意圖；

圖3為水流在造流裝置中的流態(tài)示意圖。

圖中，1為造流裝置、2為浮筒、3為沉子、4為進(jìn)氣口、5為氣室、6為氣彈；實(shí)線箭頭所示為氣流方向，虛線箭頭所示為水流方向。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例